[发明专利]适用于高压气体管道内颗粒物在线检测的装置及方法

说明书

技术领域

本发明是关于管道内颗粒物采集分析技术，具体是关于一种适用于高压气体管道内颗粒物在线检测的装置及方法，特别适用于高压天然气管道内颗粒物的在线检测。

背景技术

管道内颗粒物采集分析技术广泛应用于各气体输送领域，如天然气管道等。由于天然气气源及天然气管道磨损腐蚀等原因，天然气输送过程中会含有黑色的固体杂质等颗粒物。天然气站场采用过滤分离设备来除去天然气中的颗粒物，从而保证后续压缩机、仪表及阀门等重要设备的止常运行。过滤分离设备运行中具有一定的阻力，增加了下游压缩机的能耗，需要根据天然气管道内颗粒物的实际情况选择合适的过滤分离设备和制定合理的运行方案以及天然气站场排污和清关作业安排。因此，对高压天然气管道内颗粒物浓度和粒度分布等状况进行检测是很有意义的。

目前针对高压天然气管道内颗粒物的检测主要分为离线检测和在线检测。离线检测是指通过高精度的滤筒或滤膜将气体管道内的粉尘等颗粒物收集，对其称重后计算出管道内的颗粒物浓度，再借助其他粒度分析仪测定出收集的颗粒物粒径。这种离线检测方式可以比较客观的测定出管道内颗粒物特性，但是当浓度较低时操作时间较长，实时性不好。而目前大多数在线检测装置为采用光学原理，只能在常温常压下进行检测，所述检测设备如果用于高压工况的检测则需要将高压气体降温后再通过仪器检测，而压力的降低会使某些气体析出液滴，造成颗粒物团聚，影响测量结果，并且凝结的液滴也会污染光学镜头。目前也有少数仪器也可以直接用于高压工况下在线测量，例如，CN201060152Y公开了一种高压天然气管道内粉尘在线检测装置，其结构包括：插入管道接管[5]的采样嘴[2]由压力密封套[4]隔开为两单元，分别经球阀I[7]、球阀II[8]连接差压传感器[11]；采样管[3]依次接流量调节阀I[9]、冷凝干燥器[10]后与流量传感器[14]连接，并在流量传感器[14]之前还加有压力传感器I[12]和温度传感器I[13]；流量传感器[14]后依次串接减压装置[15]、流量传感器II[21]，并在流量传感器II[21]之前还加有压力传感器II[18]、温度传感器II[19]，减压装置[15]经流量调节阀II[17]接多余气体排出管[16]；直管采样管[20]从减压装置[15]中接出经流量传感器II[21]、流量调节阀III[23]后接颗粒分析仪[24]一输入，从减压装置[15]另一出口管经流量调节阀II[17]接接管[22]后接向颗粒分析仪[24]另一输入。该装置结构复杂，且从现场使用情况来看，浓度过低或过高时测量仪器测量结果不准确。此外，针对天然气长输管线，颗粒浓度变化大，从几毫克至几百毫克，粒径范围从0.3微米至100微米，目前的检测技术尚不能达到对高压天然气管道内颗粒物浓度长期在线监测的技术效果，也不能测量管道内液滴的含量。

发明内容

有鉴于上述现有高压天然气管道内颗粒物检测技术存在的缺点，本案发明人基于从事相关科研及现场经验和专业知识，创造性地提出了一种能够直接在线检测和长期监测高压气体管道内颗粒物的装置及方法。

本发明的一个目的在于提供一种适用于高压气体管道内颗粒物在线检测的装置，该装置维护成本低，可靠性强，可实现高压气体管道内颗粒物特性的测定，进一步且还可实现长期在线监测。

本发明的另一目的在于提供利用所述装置对高压天然气管道内颗粒物在线检测的方法，无需将高压气体减压即可在线实现管道内颗粒物特性的测定，进一步还能够实现长期在线监测。

为达到上述目的，一方而，本发明提出一种适用于高压气体管道内颗粒物在线检测的装置，该装置包括：

在线检测单元；所述在线检测单元包括通过管路依次串接的主采样嘴以及流量分配器；所述主采样嘴的前端伸入需检测的高压气体管道内，末端串接流量分配器气体进口；所述流量分配器设置有一个腔体，腔体前侧设置一个气体进口，后侧设置两个气体出口而分出主路及旁路两条管路，主路依次串接二次采样嘴、在线颗粒物粒径谱仪以及第一质量流量控制器，旁路串接第二质量流量控制器；

主采样嘴从高压气体管道内采样后，所采气样从流量分配器气体进口经扩散进入腔体后，分别经二次采样嘴和旁路出口排出。

本发明中，所述“前”、“后”或“末”的方向是指按照气体流动的上下游方向而言，即，气流方向是从“前”流向“后”或“末”。

本发明的适用于高压气体管道内颗粒物在线检测的装置中，利用所述流量分配器的结构设计，可以让进入其腔体的气流在腔体内部形成湍流，进而使其内的颗粒物混合均匀，来满足二次取样嘴可以采到具有代表性的样品。